Существует разные варианты для решения внешнего вида крыши. Достаточно выразительно и эстетично смотрится полумансардная крыша. Правда, для выполнения стропильной системы такой конструкции необходим особый подход при проектировании. Тем не менее, сделать полумансардную крышу можно своими руками.
Преимущества и недостатки полумансарды перед мансардой
Потребность в увеличении жилой площади — вопрос довольно актуальный в строительстве. Это можно сделать, пристроив дополнительные помещения к первому этажу, но более рациональным решением станет устройство второго этажа. При этом каждый понимает, что возведение полноценного этажа потребует больших дополнительных затрат на материал и строительные работы. А такое решение, как мансардный этаж, станет золотой серединой в решении этого вопроса, потому как стены и крыша для неё — это скаты кровли. Отличие полумансарды в том, что дополнительный этаж обустраивается как помещение, которое образуется с помощью вертикальной строительной конструкции и скатов кровли. Несущими выступают боковые стены.
Преимущество полумансарды связано с рациональным использованием пространства внутри. При такой конструкции можно осуществить вертикальное остекление.
Для комфортной эксплуатации мансардного этажа, нельзя забывать про утепление крыши, потому как кровельная конструкция дома способна иметь высокие теплопотери. Утепление полумансарды произвести проще, так как её стены возводят из основного материала, применяемого для дома.
Надо учитывать, что по стоимости полумансарда обойдётся дороже. К тому же, могут возникнуть сложности при устройстве системы стропил. Важно знать особенности возведения такой крыши.
Проектирование полумансардной крыши
Чтобы правильно создать каркас крыши для полумансарды, лучше начать с разработки проекта. На этом этапе определяются с углом наклона кровли и высотой. Для того чтобы сохранить эстетически правильные пропорции здания, нужно делать кровлю не слишком высокой. По количеству скатов полумансардные кровли делают одно- или двухскатными. Необходимо рассчитать нагрузки, которые будут воздействовать на крышу. Это позволит обеспечить комфортную эксплуатацию и исключит образование повреждений.
Чтобы предотвратить передачу распорной нагрузки на стены полумансарды, систему стропил для неё делают безраспорной. Применяют её при монтаже на стены из блочных материалов.
В разработанном проекте должна содержаться схема стропильной системы. На ней располагаются конструктивные элементы и обозначают способы их крепления. Стропила не должны передавать распор на стены, поэтому каркас имеет наслонные стропила. А крепление стропильных ног осуществляется интересным методом, обеспечивая определённую степень свободы.
При организации наслонных стропил, укладывается мауэрлат и монтируется коньковый прогон, опираемый на фронтоны. Можно использовать вертикальные стойки.
Для обеспечения работы стропила на изгиб (а именно этот метод не позволяет давать распор на стены), одну его опору закрепляют таким образом, чтобы она могла свободно вращаться. А вторую опору делают подвижной. Она тоже должна свободно вращаться.
Монтаж стропил для полумансардной крыши можно осуществить тремя способами.
Способ первый
Нижнюю часть стропила подшивают с помощью опорного бруска. Можно также сделать врубку зубом, опирая на мауэрлат. Верхнюю же её часть делают с горизонтальным запилом со скосом, глубиной, определяемой по формуле: a=025h, где h — параметр высоты сечения стропильной ноги.
Площадка, предназначенная для упора в длину, не должна превышать параметра h. Распорную нагрузку, образующуюся при работе стропильной ноги на изгиб, можно избежать с помощью скоса подрезки. Не имеющий скоса запил опирается на прогон боковой щекой. При этом параметр длины скошенного запила должен быть не менее двух a.
В случае, если верхняя подрезка стропила не представляется возможной, необходимо произвести его подшивку с помощью обрезка доски с сечением, аналогичным сечению стропила. Следующий этап — закрепление с двух сторон с помощью прибоин из дерева или монтажных пластин из металла. Эту подшивку или запил выполняют горизонтально. Далее верхние концы стропильных ног свободно укладывают на коньковый брус. Если крыша двухскатная, то крепление к прогону осуществляют, используя принцип скользящей опоры. Скреплять стропила между собой в этом случае не нужно. Этот вариант крыши, имеющей два ската, можно представить как комплекс, состоящий из двух односкатных конструкций, которые примыкают друг к другу.
При установке стропильных ног нельзя изменять схему их упора на прогон. Иначе это приведёт к образованию распорных нагрузок.
Способ второй
При устройстве крыши, имеющей два ската, чаще всего используют этот способ. Он подразумевает выполнение нижней части стропила на ползуне. Верх стропильной ноги при этом закрепляют с помощью болтов или гвоздей. Стропильные ноги упирают в прогон или между собой. Связывание их проводят деревянными прибоинами или зубчатыми металлическими пластинами.
Важно правильно закрепить нижнюю часть стропильной ноги к мауэрлату. Чтобы обеспечить их проектное положение, при креплении по обе стороны боковых поверхностей вбивают под углом гвозди. Можно использовать вариант, где сверху вбивается один длинный гвоздь или устанавливается гибкая пластина из стали. Можно заменить их на уголки из стали, но для этого варианта необходимо зафиксировать стропильную ногу уголками с обеих сторон. Гвозди при этом не вбивают. Чтобы обеспечить защиту от ветрового опрокидывания крыши, используют дополнительное крепление элементов стропильной конструкции с помощью гибких проволочных скруток. Такое крепление не будет препятствовать основной работе в качестве ползуна.
Нужно исключить применение жёсткого крепления, в котором используется много гвоздей и саморезов, чтобы предотвратить образование распорной нагрузки на мауэрлат, которую будет передавать нижняя часть стропильной ноги.
Способ третий
Его отличие от предыдущих в том, что происходит жёсткое крепление конькового узла. Но он схож со вторым тем, что при креплении нижней части стропильной ноги используют ползунок.
Это конструкция плоха тем, что может спровоцировать разрушение узла конька, вызывая в нем сильный изгибающий момент. Но за пределами конька прогиб стропил минимальный. Здесь необходимо рассчитывать максимальный изгибающий момент конькового узла. Но так как самостоятельный такой расчёт может вызвать сложности, рекомендуют использовать формулы, предназначенные для расчёта балок, имеющих две опоры (однопролётные). Можно добиться определённого запаса прочности при устройстве узлового соединения, имеющего жёсткое защемление стропил в верхней части.
Особенности безраспорной стропильной системы
При креплении стропил по трём вышеописанным способам предусматривают подобные принципы. Необходимо обеспечить скользящую опору для одного конца стропильной ноги, которая может дать возможность совершения поворота. При этом для другого конца выбирают крепление на шарнирах, которое способно делать этот поворот.
Можно заменить современные способы крепления на традиционные. То есть вместо пластин, используемых для фиксирования стропил на ползунах и шарнирах, применяют скобы, гвоздевые бои, образки досок и брусков. Основное правило при выборе любого крепежа — обеспечить скольжение стропила в месте упора.
При разработке проекта используют расчётную схему. Она основывается на том, чтобы обеспечить равномерный допуск распределённой нагрузки на крышу. Условие правильного расчёта — это когда обеспечивается воздействие одинаковой силы на все точки плоскостей ската. Но это только теория. На практике обеспечить выполнение этого условия не представляется возможным, потому что на крышу действуют ветровые и снеговые нагрузки, которые не могут быть распределены равномерно по всем скатам крыши.
Чтобы обеспечить грамотную работу стропильной системы по всем трём способам, необходимо создать условие жёсткого крепления конькового прогона.
Для обеспечения жёсткой фиксации концы конькового прогона вводят во фронтоны полумансарды. Это предупреждает образование горизонтального смещения. При опоре прогона лишь на стойки может образоваться смещение крыши из-за неравномерной нагрузки на скаты. Это произойдет при условии снижения нагрузки на одном скате относительно расчётной.
Для того чтобы повысить жёсткость системы стропил, используют горизонтальную схватку. Она осуществляется с помощью гвоздевого крепления к стойкам, которые будет поддерживать коньковый прогон. Схватки, как правило, монтируют на высоте 2 метров (отсчёт идет от пола полумансарды). Это позволит исключить возможность образования помехи при движении жильцов. Для второго и третьего способа используют ползун, предполагающий вынос стропила за край стены.
Для повышения устойчивости безраспорной системы, имеющей наслонные стропила, рекомендуется осуществлять жёсткое крепление низа стоек, которые поддерживают прогон. Это можно сделать за счёт врубки в лежень, закрепив их к перекрытиям. Это предотвратит образование шарнирного узла при упоре нижнего конца стойки в конструкцию, имеющую жёсткое защемление.